Este trabalho estuda o desgaste de lâminas a serem utilizados na usinagem de madeira. O processo de conformação da madeira pela usinagem, embora antigo, sofre uma evolução constante devido ao aparecimento de novos materiais que permitem a elaboração de ferramentas otimizadas. Também os tratamentos termo-químicos superficiais possibilitam a obtenção de propriedades singulares nas ferramentas de usinagem proporcionando um aumento significativo de sua vida útil. O presente trabalho abordou a questão da avaliação da durabilidade de lâminas de corte através de um novo ensaio de abrasão, que apresentasse grande similaridade com o processo de usinagem. Também foi avaliada a utilização do processo de nitretação iônica no aumento da resistência do gume cortante de vários aços, melhorando assim as características das ferramentas e aumentando sua durabilidade. Construiu-se um equipamento que permitiu a avaliação da energia gasta em processos de usinagem e foi proposto um material abrasivo padrão para substituir a madeira, proporcionando um desgaste acelerado da ferramenta de corte. Após o ensaio de abrasão as lâminas foram observadas por meio de MEV e microscopia ótica para a verificação de como ocorreu o desgaste do gume cortante durante o ensaio de abrasão proposto. Determinou-se a eficiência do ensaio, que permitiu uma rápida avaliação dos vários aços, diferenciando claramente os mais resistentes e demonstrando a superioridade do aço sinterizado e nitretado K190. O tratamento de nitretação iônica aumentou a durabilidade das lâminas de maneira significativa, proporcionando o fenômeno de autoafiamento destas no decorrer do ensaio de desgoste, o que foi detectado no ensaio proposto. A microscopia ótica constatou as várias etapas do autoafiamento mostrando a evolução do desgaste do gume cortante sem que ocorresse seu arredondamento, que diminuiria significativamente a vida útil da ferramenta. / The present work is concerned with the wear of blades used in wood machining operations. Machining is, perhaps, one of the oldest process used to shape wood and still one of the most important. This process has gone through a continuous evolulion following the development of new materials and process used in the manufacture of the machining tools. These new processes increases the number of technological variables to optimize a wood working tool making necessary the use of tests to efficiently evaluate the best combination of these variables. A standard abrasion test is proposed to evaluate the performance of blades used on wood machining operations in a way to simulate, as close as possible, the wear of the blade during normal machining processes. Ion nitriding of the blades was used as a means of improving the wear characteristics of the wood working blades. A new testing machines was developed to measure the energy used in machining operations and also was proposed the substitution of the wood by an standard abrasion medium to increase the wear rate and abbreviate the test time. After the abrasions testing, the blades were observed in optical microscopy and SEM to study how the wear developed along the testing and the influence of ion nitriding. The proposed abrasion method proved do be fast and efficient being able to sort the most resisting material from the others. It was clear the advantage of the sintered alloy K190. After ion nitrading, it\'s performance showed further improvement. The ion nitrading treatment improved significantly the performance of all the alloys tested making possible the occurrence of the self-sharpening phenomena. This fact was detected in the proposed abrasion testing method and optical microscopy showed how the wear proposed during the testing.

As pesquisas na área da implantologia têm buscado desenvolver superfícies que acelerem o processo de osseointegração adjacente ao implante, permitindo a reabilitação funcional e estética precoce. Modificações da topografia e composição química têm sido propostas com o objetivo de modular as funções celulares na interface do tecido ósseo com o implante e, em última análise, aumentar o contato osso-implante. A deposição iônica por plasma é uma modalidade de tratamento utilizada em implantes ortopédicos. Na odontologia, estudos têm avaliado o efeito das diferentes técnicas de nitretação de superfícies de titânio (Ti) sobre eventos iniciais da osseointegração, como a adesão celular, mas não sobre eventos tardios. O presente estudo avaliou o efeito de superfícies de Ti modificadas por deposição iônica por plasma, pelas técnicas de nitretação por cátodo oco, por 1 e 3 h, e nitretação planar, nas expressões do fenótipo e gênica de osteoblastos derivados de osso alveolar de humanos e de calvária de ratos. Foram realizadas análises de morfologia, adesão e espraiamento celular, síntese e atividade de fosfatase alcalina (ALP), mineralização da matriz extracelular e expressão de genes marcadores do fenótipo osteoblástico. A adesão celular e a atividade de ALP, foram maiores nas superfícies de Ti tratadas comparadas à superfície sem tratamento (controle), enquanto a proliferação celular e a produção de matriz mineralizada não apresentaram diferenças estatisticamente significante entre os grupos. Ainda, as superfícies de Ti tratadas aumentaram a expressão gênica de ALP e diminuíram a de osteocalcina (OC) quando comparadas à superfície controle. Os resultados sugerem que a deposição iônica por plasma pelas técnicas de nitretação avaliadas modifica as características físico-químicas da superfície de Ti e promove atraso e aumento da diferenciação osteoblástica quando comparada à superfície de Ti não tratada. / A current goal in implantology research has been the development of titanium surfaces to enhance the process of osseointegration, allowing functional and aesthetic rehabilitation. Modifications on topography and chemical composition have been proposed in order to regulate cell functions of the osteoblasts in contact with the implant surface and ultimately increase the bone-to-implant contact. Plasma ionic deposition is a treatment usually employed in orthopedic implants and in dentistry some studies have shown that different nitriding techniques of titanium (Ti) surfaces may affect the initial events of osseointegration, such as cell adhesion, without evaluating the late ones. This study evaluated the effect of Ti surfaces modified by plasma nitriding combined with hollow cathode, during 1 and 3 h, and planar nitriding, on the phenotype and gene expression of osteoblasts derived from human alveolar bone and newborn rat calvaria. Cell morphology, adhesion and spreading, alkaline phosphatase (ALP) activity and synthesis, extracellular matrix mineralization and gene expression of bone markers were performed. The cell adhesion and ALP activity were higher on treated Ti surfaces compared with untreated (control) ones, while cell proliferation and extracellular matrix mineralization were not affected by the treatments. Also, compared with control Ti surface, the treated ones increased the gene expression of ALP and reduced osteocalcin (OC). The results suggest that the plasma ionic deposition by nitriding technique modifies the physicochemical features of the Ti surface and promotes a delay and a enhancement of the osteoblastic differentiation compared with untreated Ti surface.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4512.pdf: 12085865 bytes, checksum: 9c98b7edb2a0238a143b2c8e9469a515 (MD5) Previous issue date: 2012-03-06 / Ion nitriding is a process of thermo-physical-chemical treatment that provides a surface hardening, originated by interstitial diffusion of nitrogen on the ferrous and nonferrous alloys surfaces. Understanding and controlling the formation of the nitrided layer have considerable industrial interest due to the improvements regarding wear, corrosion and fatigue resistances on the metals and their alloys. In this work, it was performed the surface modification in sintered iron samples by ion nitriding process, with a gaseous mixture of 80% vol H2 and 20% vol N2, during times of 3 and 5 hours, using ion nitriding temperature of 500°C, 540°C and 580°C. The samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analyses, and wear and micro-hardness tests, comparing the results with sintered and steam treatment samples. The results showed that both nitride thickness and wear resistance increased with higher nitriding time and temperature, where the temperature was the variable that most influenced the aforementioned characteristics. The XRD analysis indicated that the nitrided layer near to the surface, for all samples, consisted in a mixture of y-Fe4N and e-Fe3N phases. / A nitretação iônica é um processo de tratamento termo-físico-químico que consiste em um endurecimento superficial, provocado pela difusão intersticial de nitrogênio atômico na superfície de ligas ferrosas e não ferrosas. O entendimento e o controle da formação da camada nitretada apresentam considerável interesse industrial devido às melhorias alcançadas nas resistências ao desgaste, corrosão e à fadiga dos metais e suas ligas. Neste trabalho, promoveu-se a modificação superficial de amostras de ferro sinterizado por meio do processo de nitretação a plasma, com uma mistura gasosa de 80% vol H2 e 20% vol N2, nos tempos de 3 e 5 horas, e temperaturas de nitretação de 500°C, 540°C e 580°C. As amostras foram caracterizadas por meios de análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e difração de raios X (DRX), e quantificadas quanto aos níveis de desgaste e microdureza, em comparação com amostras sinterizada e ferroxidada. Os resultados mostraram que tanto as espessuras das camadas de nitretos como as resistências ao desgaste das amostras aumentaram com o tempo e temperatura de nitretação, sendo a temperatura a variável que mais influenciou nas características mencionadas. A análise de DRX indicou que a camada nitretada próxima a superfície, para todas as amostras, consiste de uma mistura de fases de  -Fe4N e -Fe3N.

A liga Ti-6Al-4V é uma das ligas de titânio mais suas aplicações estruturais em temperaturas elevadas são limitadas devido a sua afinidade pelo oxigênio. Um tratamento superficial que melhore a resistência à oxidação desta liga permitindo a substituição de peças que atualmente são produzidas com superligas de Ni por este material, poderia reduzir significativamente o peso destes componentes. O objetivo deste trabalho é melhorar a resistência à fluência desta liga utilizando nitretação por plasma. Para homogeneizar a microestrutura do material, foi realizado um tratamento térmico a 1050ºC por 30 minutos para obtenção da microestrutura de Widmanstätten que foi a que apresentou melhor resistência à fluência no material sem tratamento. A nitretação foi realizada variando parâmetros de processo como tempo, temperatura e mistura de gases na atmosfera. A partir dos resultados obtidos, a mistura de gás de Ar:N2:H2 (0,49:0,49:0,03) a 700°C por 4 horas foi a condição escolhida. A caracterização da camada nitretada foi realizada por técnicas de microscopia ótica e eletrônica de varredura, além de difração de raios X. As fases da amostra nitretada detectadas por DRX foram o ε-Ti2N e δ-TiN, além das fases α e β da matriz. A espessura da camada nitretada foi de cerca de 1 μm. Os ensaios de tração a quente foram realizados em temperaturas entre 500°C e 700°C no material com e sem nitretação e mostraram um aumento na resistência da liga nitretada de até 29% nos limites de escoamento e resistência. Os ensaios de fluência foram realizados variando a temperatura também entre 500 e 700ºC e tensão aplicada entre 125 e 319 MPa. O resultado foi um aumento na resistência à fluência do material nitretado. Isto foi evidenciado pela diminuição da taxa de fluência secundária e também pelo aumento do tempo de ruptura do material. / The Ti-6Al-4V alloy is one of the most widely used titanium alloys, but its structural applications at elevated temperatures are limited because of the titanium high affinity for oxygen. A surface treatment that improves the oxidation resistance of this alloy allowing the replacement of parts that are currently produced with Ni-based super alloys by this material could significantly reduce the weight of these components. The aim of this work is to improve the creep resistance of the Ti-6Al-4V alloy using plasma nitriding. In order to homogenize the material microstructure, it was performed a heat treatment at 1050ºC for 30 minutes to obtain the Widmanstätten microstructure, which was the that presented better resistance to creep in the no nitrided material. The nitriding was performed by varying parameters as time, temperature and gas mixture in the atmosphere during the process. The chosen condition was a gas mixture of Ar: N2: H2 (0.49: 0.49: 0.03) at 700°C for 4 hours. The compound layer characterization was performed by optical and scanning electron microscopy techniques and X-ray diffraction. The nitrided samples phases detected by XRD were ε-Ti2N, δ-TiN and the α-Ti and β-Ti matrix phases. The layer thickness of this sample was about 1 μm. The hot tensile tests were performed in a temperature range from 500°C to 700°C in nitrided and no nitrided materials and show an increase in the strength of the nitrided alloy up 29% in yield and ultimate strength. The creep tests were also performed in a temperature between 500 and 700ºC and stress range from 125 to 319 MPa. The results showed an increase in nitrided sample creep resistance. This was evidenced by both the decrease in secondary creep rate and an increase in final creep time.

Os aços inoxidáveis duplex se caracterizam por terem boas propriedades mecânicas e de resistência a corrosão, no entanto as suas propriedades de resistência ao desgaste são baixas. Para melhorar as propriedades superficiais desses materiais são utilizados tratamentos termoquímicos como a nitretação a plasma. Este tratamento é feito em temperaturas baixas para evitar a formação de nitretos de cromo, os quais quando são formados empobrecem o teor de cromo da matriz metálica, evitando que se forme a camada passiva, que confere resistência a corrosão a este tipo de material. Também, a nitretação a plasma permite que a dureza superficial atinja até dez vezes o valor da dureza inicial do material, o que melhora notavelmente as propriedades de resistência ao desgaste destes aços. Este estudo tem por objetivo avaliar camadas nitretadas formadas por nitretação a plasma em um aço inoxidável duplex AISI 2205. Para isto foram feitas várias experiências onde se estudou o efeito das variáveis do processo na formação da camada nitretada. Foram feitos tratamentos na temperatura de 400ºC sob pressões de 1,8 e 3,6 Torr por 720 min. Outra série de experimentos foi feita entre 350 e 500º por 240 min, para avaliar o efeito da temperatura nesse tratamento. Além disso, foi estudado o efeito de diferentes porcentagens de ferrita (40 e 64%) incialmente presente na microestrutura do material. Para isto foi feito um tratamento térmico de solubilização com têmpera em água a partir de 1200°C por uma hora, no material como recebido. A caracterização das camadas formadas foi feita por microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, difração de raios x com radiação Cu K e difração de raios x de ângulo rasante a 5º. 7 Obtiveram-se camadas nitretadas com espessuras entre 3 µm e 18 µm. As espessuras das camadas sugerem que as variáveis: temperatura, tempo e pressão se relacionam com a espessura de forma direta, à medida que aumentam cada uma dessas variáveis, há um aumento da espessura da camada. As imagens obtidas por AFM sugerem que a nitretação a plasma induz mudanças na topografia da superfície, mudando com isto os valores de rugosidade. Também, foi observado que a espessura da camada nitretada é maior na amostra com menor percentagem de ferrita (40%). Nos difratogramas foi possível identificar a formação de austenita expandida e nitretos de cromo CrN. / The duplex stainless steels are characterized by their good mechanical properties and corrosion resistance, but their wear resistance is low. To improve the surface properties of these materials plasma nitriding thermochemical treatments are used. This treatment is done at low temperatures to avoid chromium nitrides precipitation. CrN precipitation promotes the depletion of chromium of the metallic matrix preventing the formation of the chromium oxide layer that passivates these kind of materials. In addition, the plasma nitriding treatment allows reaching hardness values up to ten times greater the characteristic values of the untreated material, greatly improving the wear resistance of these steels. The aim of this work is to study nitrided layers formed by plasma nitriding in an AISI 2205 duplex stainless steel. For this, there were made several experiments where it was studied the effect of process variables on the nitrided layer formation. Treatments were performed at temperature of 400 °C under 1.8 and 3.6 Torr pressures during 720 min. Another series of experiments was tested between 350 °C and 500 °C during 240 min, to study the temperature effect. In addition, the effect of different ferrite percentages (40 and 64%) in the microstructure was studied. The ferrite percentage variation was obtained by a heat treatment of quenching in water at 1200 °C for one hour in the material as received. Samples characterization was done by scanning electron microscopy, atomic force microscopy and x-ray diffraction Cu K, glancing angle x-ray diffraction with an incident angle of 5º. There were obtained nitrided layer with a thickness between 3m and 18m. Layer thicknesses suggest that the variables: temperature, pressure and time are related to the thickness directly. AFM images obtained suggest that the plasma nitriding induces changes in surface topography, changing the values of roughness of the surface. In addition, it was observed that the layer thickness is bigger in the sample with less ferrite percentage (40%). X-ray patterns show the presence of expanded austenite and CrN.

A produção de superfícies funcionais sobre componentes, para a obtenção de melhores resistências ao desgaste, à corrosão e à fadiga constitui-se num persistente desafio tecnológico. Os processos termoquímicos de nitretação e nitrocementação por plasma são técnicas de engenharia de superfície usadas para aumentar a dureza superficial e resistência ao desgaste de aços inoxidáveis, sem deteriorar suas resistências à corrosão. O presente trabalho teve como objetivo a avaliação da influência das temperaturas de nitretação e nitrocementação por plasma na estrutura das camadas produzidas nos aços inoxidáveis UNS S31603 (austenítico), S31254 (superaustenítico) e S41425 (supermartensítico) e seus desempenhos quanto ao desgaste, à corrosão e à fadiga. Verificou-se que os tratamentos produziram camadas homogêneas e contínuas, sendo mais espessas, para os aços UNS S31603 e S31254 nitrocementados, e para o aço UNS S41425 nitretado, em uma dada temperatura. As microdurezas das camadas cresceram com o aumento da temperatura, para ambos os tratamentos e para os três aços estudados. A difração de raios X indicou que as fases expandidas, fase-S ou α\'N, foram obtidas nas temperaturas de tratamento mais baixas (400 e 450ºC). O aumento na temperatura de tratamento promoveu a formação de carbonetos e/ou nitretos, para a nitrocementação e nitretação, respectivamente. Para os aços UNS S31603 e S31254, isto ocorreu devido a decomposição da fase-S, em uma microestrutura tipicamente lamelar composta por ferrita e nitretos de cromo. Já no caso do aço UNS S41425, o aumento na temperatura de tratamento proporcionou um aumento na quantidade de carbonetos e/ou nitretos. Tal aumento na temperatura de tratamento também promoveu um decréscimo nas resistências ao desgaste das camadas dos aços UNS S31603 e S31254. A resistência ao desgaste aumentou com a temperatura de tratamento, para o aço UNS S41425, para ambos os tratamentos. A resistência à corrosão em solução de NaCl diminuiu com o aumento da temperatura de tratamento, para os três aços estudados, devido a presença dos carbonetos e/ou nitretos. Os ensaios de fadiga de contato indicaram que nos aços UNS S31603 e S31254 o aumento na temperatura de tratamento não causou mudanças significativas nas tensões de ruptura das camadas. No aço UNS S41425, tal tensão diminuiu com o aumento da temperatura. / The production of functional surfaces on engineering components, in order to obtain improved wear, corrosion and fatigue resistance is a persistent technological challenge. The plasma nitriding and nitrocarburizing thermochemical processes are surface engineering techniques used to improve surface hardness and wear resistance of stainless steels, without compromising its corrosion resistance. The main goal of this study is to evaluate the influence of plasma nitriding and nitrocarburizing temperature on the structure of the layers produced on UNS S31603 (austenitic), S31254 (superaustenitic) and S41425 (supermartensitic) stainless steels and in addition their wear, corrosion and fatigue performance. It was found that both treatments produced homogeneous and continuous layers. Of all the samples in this work, the nitrocarburized UNS S31603 and S31254 steels and the nitrided UNS S41425 steel presented the thickest layers at a given temperature. Regardless of the treatment used, the microhardness of the layers increased with the raising of the temperature for all the samples. The X-ray diffraction indicated that expanded phases, either S-phase or α\'N, were obtained at lower treatment temperatures (400 and 450°C). The increase in treatment temperature promoted the formation of carbides and/or nitrides for nitrocarburizing and nitriding, respectively. For the samples of UNS S31603 and S31254 steels, this occurred due to the decomposition of S-phase in a typical lamellar microstructure consisting of ferrite and chromium nitride. In the case of UNS S41425 steel, the increase in treatment temperature caused an increase on the amount of carbides and/or nitrides. This increase in treatment temperature also promoted a decrease of the wear resistance for the layers produced on the UNS S31603 and S31254 steels samples. On the other hand, the wear resistance increased with treatment temperature for the UNS S41425 steel for both treatments. The corrosion resistance in NaCl solution decreased with increasing treatment temperature for all the samples, due to the presence of carbides and/or nitrides. The contact fatigue tests on UNS S31603 and S31254 steels indicated that an increase on treatment temperature did not cause significant changes on rupture stress of the layers. In UNS S41425 steel, such critical stress decreased with increasing temperature.

A nitretação por plasma, ao aumentar as durezas superficiais dos aços, amplia sua faixa de utilização, bem como a vida útil dos componentes produzidos com os mesmos. A disponibilidade de dados técnicos relativos ao tratamento de nitretação bem como ao comportamento das camadas obtidas, frente ao desgaste, são fundamentais à aplicação correta desse tratamento. No presente trabalho foram avaliadas as resistências ao desgaste abrasivo, por meio de ensaios do tipo pino-disco, dos aços DIN X50 CrVMo 51 (~AISI H 13) e DIN 34 CrAlNi 7 (nitralloy) nitretados por plasma em condições variáveis de tempo, temperatura, tipo de corrente e frequência de pulso. As camadas obtidas avaliadas por meio de ensaios de microdureza,metalográficos e as fases presentes foram determinadas por meio de difração de raios-X. Os comportamentos quanto ao desgaste foram relacionados com esses resultados obtidos. No caso do AISI H 13 foi também estudada a possibilidade da realização do segundo revenido simultaneamente com a nitretação. Esse aço apresentou características de resistência ao desgaste superiores às do aço Nitralloy. O tratamento em que se utilizou o duplo revenido anteriormente à nitretação foi menos efetivo do que o realizado simultaneamente com a mesma. A melhor condição de resistência ao desgaste ocorreu no caso do aço AISI H13 nitretado durante 3 h a 500ºC com corrente pulsada de 10 kHz. A resistência declinou com a diminuição da frequência do pulso. / The plasma nitriding, increasing the surface hardness of the steels, enlarges their use, as well as the useful life of the components produced with them. The readiness of relative technical data of the nitriding treatment as well as to the behavior of the obtained layers, with respect to the wear, are fundamental to the correct application of that treatment. In the present work the resistances of the abrasive wear they were evaluated, by means of the pin-on-disk test, of the steels DIN X50 CrVMo 51 (~AISI H13) and DIN 34 CrAINi 7 (Nitralloy) plasma nitrided in variable conditions of time, temperature, electrical current type and pulse frequency. The obtained layers were evaluated by means of microhardness and metalographic tests and the present phases were determined by means of R-X difraction. The behaviors with regards to the wear were related to those obtained results. In the case of AISI H13 steel was also studied the possibility of the simultaneously accomplishment of the second tempering with the nitriding. That steel presented resistance characteristics to the wear superiors to the on of the Nitralloy steel. The treatment in that the double tempering was used previously to the nitriding it was less effective than accomplished it simultaneously with the same. The best resistance condition to the wear happened in the case of the nitrided AISI H13 steel during 3:00 hours at 500°C with pulsed current of 10 kHz. The resistance decreased in a direct relation with the frequency of the pulse.

Os aços inoxidáveis austeníticos são materiais atrativos para serem utilizados em vários setores industriais que operam sob meios corrosivos, como por exemplo: indústria química, alcooleira, petroquímica, de papel e celulose, na prospecção de petróleo e nas indústrias têxtil e farmacêutica. Contudo, apresentam propriedades tribológicas pobres. No sentido de melhorar essas propriedades, como aumentar a dureza superficial, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga, vários métodos de tratamentos superficiais vêm sendo utilizados. Dentre eles, o mais eficiente é a nitretação por plasma. Este processo é realizado em uma câmara de vácuo sob uma mistura gasosa de hidrogênio e nitrogênio. É aplicada uma diferença de potencial entre o cátodo (porta amostras) e o ânodo (paredes da câmara), acelerando os íons contra a superfície da peça, aquecendo-a e arrancando elétrons de sua superfície. Os íons reagem com espécies da superfície do plasma formando compostos instáveis do tipo FeN que se recombinam para formarem nitretos estáveis. O sucesso deste tratamento se deve à baixa temperatura de operação, ao menor tempo efetivo de tratamento e ao controle da uniformidade da espessura da camada. A camada de nitretos formada durante o tratamento possui uma influência positiva na vida em fadiga de um componente, graças a dois motivos principais. O primeiro é o atraso na nucleação da trinca devido ao aumento da resistência mecânica superficial. O segundo motivo está relacionado com a introdução de tensões residuais compressivas durante o processo de endurecimento da superfície, que retarda a iniciação da trinca e diminui o fator de intensidade de tensão. Os corpos de prova foram nitretados a 400ºC durante 6 horas, com uma pressão de 4,5 mbar e utilizando uma mistura gasosa de 80% vol.H2 e 20%vol.N2. Ocorreu um aumento da resistência mecânica próxima á superfície, devido à camada de nitretos, o que ficou evidente com o sensível aumento no valor do limite de fadiga do material nitretado em relação ao não nitretado. O limite de fadiga do aço AISI 316 não tratado foi de 400MPa e do nitretado foi de 510MPa, enquanto que, para o aço AISI 304, o limite de fadiga do material não tratado foi de 380MPa e o limite para material submetido ao tratamento de nitretação foi de 560MPa. / The austenitic stainless steels are attractive materials to many industrial sectors which work on corrosive environments, as chemical industry alcohol, petrochemical, cellulose industries, in the petroleum prospection and pharmaceutical and textiles industries. However, they present poor tribological properties. In order to improve these properties, like increasing superficial hardness, wear and fatigue resistance superficial heat treatment methods have being used. The most efficient is the plasma nitriding process which occurs in a vacuum container under hydrogen and nitrogen gas mixture. A potential difference is applied between the cathode (samples receptor) and the anode (container walls), accelerating the ions against the piece, heating it and removing electron from the surface of material. These atoms react with the surface plasma species, producing unstable compounds like FeN, which recombine producing stable nitrides. The success of this treatment is due to the low temperature operation, the short effective time of treatment and to the uniformity control of the layer’s thickness. The nitrides layer produced during the treatment have a positive influence in the fatigue life of a component, thanks to two main reasons. The first is the retardation in crack nucleation due to increasing of superficial mechanical strength. The second reason is due to introduction of compressive residual stress during the surface hardening process, which retards de crack initiation process. The specimens were nitriding at 400°C during 6 hours, at a 4,5mbar pressure and using a gas mixture of 80% vol. H2 and 20% vol. N2. The surface mechanical strength increased, due to the nitrides layer, which was evident with the sensitive increase in the fatigue limit of the nitriding specimens, comparing to the untreated ones. The fatigue limit of the AlSl 316 steel in untreated condition was 400 MPa and in nitriding condition was 510 MPa, whereas AlSl 304 steel, the fatigue limit of the untreated condition was 480 MPa and the fatigue limit for the nitrided condition was 560 MPa.

Visando-se a avaliação do desempenho de um sistema de nitretação por plasma que se construiu bem como a determinação da influência das variáveis do processo sobre o desempenho das camadas nitretadas ionicamente, foram nitretadas amostras do aço \"maraging\" com a seguinte composição: Fe - 18Ni - 4.2Mo - 12.3Co - 1.7Ti - 0.15Al - 0.03C. Foram variadas as seguintes condições de processo: tempo, temperatura, freqüência do pulso e condição de tratamento térmico prévio. Foram realizadas análises metalográficas, difração de raios-X, microdureza e ensaios de abrasão do tipo \"pino-sobre-disco\" para caracterização das camadas obtidas. O equipamento de nitretação apresentou excelente desempenho no tratamento das amostras utilizadas e o aço \"maraging\", excelente resposta ao tratamento de nitretação. O tempo de tratamento de 3 horas produziu as camadas mais resistentes à abrasão. Os tratamentos com corrente contínua produziram resistências à abrasão superiores às obtidas com corrente pulsada. As amostras nitretadas após o envelhecimento apresentaram resistências superiores às envelhecidas simultaneamente com a nitretação. / Pursuing the evaluation and performance of a nitration system via plasma for us constructed, as well as the determination of the influence of variables of the process on the performance of ionically nitrated layers, it was nitrated maraging steel samples with the next compositions: Fe -18Ni - 4,2Mo - 12,3Co - 1,7Ti - 0,15AI- 0,03C. The following processing conditions were modified: time, temperature, pulse frequency end previous thermal treatment condition. Metallografic analyses, X-ray diffraction, microhardness and pin-on-dick type abrasion test were practised on samples for characterization of their layers. The nitration equipment had excellent performance in the treatment of samples used while the \"maraging\" steel showed excellent answer to the nitration treatment. A treatment time of three hours produced the more resistant layers to abrasion. The treatments with continuous current produced abrasion resistance higher than in treatment with pulsed current post-aged nitrated samples showed higher resistances than those aged during the nitration.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 andressazaira.pdf: 15299866 bytes, checksum: 0fe7595bdb6a2a4be4f06497f1f57ad1 (MD5) Previous issue date: 2007-12-18 / The aim of this work is to characterize the mechanical and tribological properties of AISI 304 austenitic stainless steel submitted to N+ ion implantation and Nitrogen plasma immersion ion implantation (PI3). The ion implantation conditions were to obtain a plateau distribution of N íons in atomic concentrations of up to 27. The PI3 nitretation were performed at temperatures up to 400ºC for 4 h. The samples were characterized by q-2q X-ray diffraction in Bragg-Bretano condition, scanning electron microscopy, X-ray energy dispersive spectroscopy and optical microscopy. The hardness and elastic modulus were obtain by using the nanoindentation technique. The tribological properties were measured by a linear reciprocating tribometer, with spheres of 100Cr6 and WC(Co), with loads up to 12 N. The results compare the mechanical properties of ion implanted samples with those submitted to PI3. The hardness of the highest ion implanted dose (27) is equivalent to the sample nitrided by PI3 at 387C for 4 hs. The wear rate of the ion implanted samples increases with dose. For the PI3 samples, the wear rate decreases with increasing time and temperature of the nitriding process. / Este trabalho tem por objetivo a caracterização de propriedades mecânicas e tribológicas de amostras de aço inoxidável austenitico 304 quando submetido a implantação iônica com nitrogênio e a implantação iônica por imersão em plasma. As amostras foram implantadas ionicamente por N+ em concentrações atômicas de 1 a 27, em um perfil de platô com profundidade aproximada de 200 nm. As amostras foram nitretadas também por imersão em plasma em temperaturas de até 400 e tempos de até 4 hs.As técnicas utilizadas para caracterizar as superfícies modificadas durante este trabalho foram a difração de Raios-X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de raios-X por energia dispersiva e microscopia ótica. As medidas de dureza e módulo de elasticidade foram obtidas através de técnica de indentação instrumentada. O coeficiente de atrito foi determinado utilizando um tribômetro linear recíproco, com esferas de 100Cr6 e de WC(Co), com trilhas de 1 ou 2 mm de meia amplitude, deslocamentos variados e também diversas cargas. Os resultados são comparativos entre as amostras implantadas com nitrogênio e as amostras submetidas a 3IP. Observa-se que a maior dose de implantação iônica de nitrogênio equivale em temos de dureza à nitretação por 3IP em 387°C durante 4 horas. Já, a taxa de desgaste das amostras implantadas aumenta com a dose de implantação enquanto que para as amostras nitretadas por 3IP, a taxa de desgaste diminui com o aumento do tempo e da temperatura de nitretação.